2023屆新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)氮及其化合物學(xué)案

氮及其化合物【學(xué)科素養(yǎng)】1.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能從原子守恒、電子守恒、電荷守恒的角度認(rèn)識(shí)金屬與硝酸反應(yīng)的計(jì)算規(guī)律，形成模型意識(shí)。2．科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)氮及其化合物的多樣性，理解通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在自然資源綜合利用中的重要價(jià)值?？键c(diǎn)考題考點(diǎn)一：氮及其氧化物2021河北選擇考第4題2020江蘇高考第1題2019江蘇高考第9題考點(diǎn)二：硝酸2021河北選擇考第10題考點(diǎn)三：氨氣銨鹽2019江蘇高考第3題考點(diǎn)四：不同價(jià)態(tài)含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化2021浙江6月選考第16題2019江蘇高考第9題分析近五年全國(guó)高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：1．從考查題型和內(nèi)容上看，題型以選擇題、綜合推斷題、實(shí)驗(yàn)題為主。考查內(nèi)容主要有以下三個(gè)方面：(1)以新材料、新技術(shù)為背景或框圖推斷題綜合考查氮及其化合物相互轉(zhuǎn)化及生活應(yīng)用；(2)以氮及其化合物的制備、性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)為載體考查基本實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)探究能力；(3)結(jié)合化學(xué)與生活考查氮氧化物對(duì)環(huán)境污染與防治及其預(yù)防措施等。2．從命題思路上看，以側(cè)重考查實(shí)驗(yàn)探究及其化學(xué)與生活的聯(lián)系為主。(1)選擇題常以考查氮及其化合物的性質(zhì)、檢驗(yàn)方法、實(shí)際應(yīng)用及化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)操作為重點(diǎn)；(2)非選擇題以氮及其化合物的基礎(chǔ)知識(shí)為主線，以最新的信息處理和知識(shí)的應(yīng)用考查為重點(diǎn)，與物質(zhì)結(jié)構(gòu)、電化學(xué)、電解質(zhì)溶液等知識(shí)，考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。3．從考查學(xué)科素養(yǎng)的角度看，注重考查證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科素養(yǎng)。根據(jù)高考命題的特點(diǎn)和規(guī)律，復(fù)習(xí)時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：(1)注重氮及其化合物在生活中的應(yīng)用。(2)結(jié)合相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)注重氮及其化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。(3)氮及其化合物的性質(zhì)?？键c(diǎn)一：氮及其氧化物(基礎(chǔ)性考點(diǎn))(一)從氮原子結(jié)構(gòu)層面理解N2的性質(zhì)1．氮的原子結(jié)構(gòu)(1)氮的原子結(jié)構(gòu)示意圖：(2)N2的電子式為∶N??N∶，結(jié)構(gòu)式為N≡N，N2屬于非極性(填“極性”或“非極性”)分子。微點(diǎn)撥(1)氮元素非金屬性強(qiáng)(2)N2分子中存在N≡N，鍵能大，破壞難，N2非常穩(wěn)定。2．自然界中氮的存在和氮的固定：3．氮?dú)獾男再|(zhì)寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)方程式及N2表現(xiàn)的性質(zhì)：①N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))Mg3N2，N2→氧化性。②N2＋3H22NH3，N2→氧化性。③N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO，N2→還原性。(二)從多種價(jià)態(tài)層面理解氮的氧化物1．氮的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。助理解有關(guān)氮的氧化物應(yīng)注意兩點(diǎn)：(1)對(duì)應(yīng)的酸性氧化物：HNO2→N2O3，HNO3→N2O5。(2)NO2與N2O4可相互轉(zhuǎn)化2NO2?N2O4。2．NO、NO2的比較物質(zhì)NONO2顏色、毒性無(wú)色，有毒紅棕色，有毒溶解性難溶于水易溶于水與O2或與H2O反應(yīng)2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO制備Cu與稀HNO3反應(yīng)Cu與濃HNO3反應(yīng)收集方法排水法向上排空氣法與人體、環(huán)境的關(guān)系①與血紅蛋白結(jié)合，使人中毒②轉(zhuǎn)化成NO2，形成酸雨、光化學(xué)煙霧形成酸雨、光化學(xué)煙霧辨易錯(cuò)(1)食品袋中充氮?dú)饪捎脕?lái)防腐。(√)提示：氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用來(lái)防腐。(2)密閉容器中2molNO與1molO2充分反應(yīng)，產(chǎn)物的分子數(shù)為2NA。(×)提示：NO與O2反應(yīng)生成NO2，但常溫下，NO2與N2O4之間存在平衡，所以產(chǎn)物的分子數(shù)小于2NA。(3)制二氧化氮時(shí)，用水或NaOH溶液吸收尾氣。(×)提示：二氧化氮與水反應(yīng)產(chǎn)生NO，不能用水吸收。(三)常見(jiàn)NOx的污染及其處理方法1．氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染及防治2．常見(jiàn)的NOx尾氣處理方法(1)堿液吸收法2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，NO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理。(2)催化轉(zhuǎn)化：在催化劑、加熱條件下，氨將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體(N2和CO2)。一般適用汽車尾氣的處理。能力點(diǎn)一：氮及其化合物的性質(zhì)【典例】(2021·河北選擇考)硫和氮及其化合物對(duì)人類生存和社會(huì)發(fā)展意義重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的環(huán)境問(wèn)題也日益受到關(guān)注。下列說(shuō)法正確的是()A．eq\a\vs4\al(NO2和SO2均為紅棕色)①且有刺激性氣味的氣體，是酸雨的主要成因B．汽車尾氣中的主要大氣污染物為NO、SO2和PM2.5C．eq\a\vs4\al(植物直接吸收)②利用空氣中的NO和NO2作為肥料，實(shí)現(xiàn)eq\a\vs4\al(氮的固定)③D．工業(yè)廢氣中的SO2可采用石灰法進(jìn)行脫除[解題思維]解答本題的思維流程如下：提取信息①NO2和SO2均為紅棕色；②植物直接吸收；③氮的固定；信息轉(zhuǎn)化①SO2為無(wú)色氣體；②植物不能直接吸收空氣中的氮氧化物；③氮的固定是N2轉(zhuǎn)化為化合物。聯(lián)想質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)室制取NO、NO2時(shí)，分別用什么方法收集？提示：NO只能用排水法收集，NO2只能用排空氣法收集。【解析】選D。SO2是無(wú)色有刺激性氣味的氣體，A錯(cuò)誤；汽車尾氣的主要大氣污染物為C與N的氧化物，如NOx和CO等，B錯(cuò)誤；植物不能直接吸收空氣中的氮氧化物，C錯(cuò)誤；工業(yè)廢氣中的SO2可采用石灰法進(jìn)行脫除，如加入石灰石或石灰乳均可進(jìn)行脫硫處理，D正確。思維拓展·延伸設(shè)問(wèn)能否用濕潤(rùn)的淀粉－碘化鉀試紙鑒別NO2和Br2蒸氣？說(shuō)明理由。提示：不能。NO2和Br2都能使淀粉－碘化鉀試紙變藍(lán)，二氧化氮先與水反應(yīng)生成HNO3，HNO3再將碘化鉀氧化為I2，最終淀粉遇I2變藍(lán)?？梢杂盟b別。1．(2022·中山模擬)自然界中氮循環(huán)的部分過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.雷電是使大氣中的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的最主要方式B．氨或銨鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽屬于氮的固定C．多數(shù)蛋白質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)被直接吸收D．研究自然界中的元素循環(huán)有利于解決環(huán)境和資源問(wèn)題【解析】選D。A.雷電只能使大氣中少量的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，不是使大氣中的氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的最主要方式，故A不選；B.氨或銨鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽是不同化合態(tài)的氮之間的轉(zhuǎn)化，不屬于氮的固定，故B不選；C.多數(shù)蛋白質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)水解生成氨基酸，能夠被動(dòng)物體直接吸收，故C不選；D.研究自然界中的元素循環(huán)有利于解決環(huán)境和資源問(wèn)題，說(shuō)法正確，故D選。2．(2022·深圳模擬)工業(yè)廢氣中的NO可用來(lái)生產(chǎn)NH4NO3，工藝流程如圖所示：若裝置Ⅰ中反應(yīng)后n(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))∶n(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2)))＝1∶1，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．裝置Ⅰ中反應(yīng)的離子方程式為2NO＋4Ge4＋＋3H2O=4Ge3＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋6H＋B．裝置Ⅰ中若有5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO參與反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移0.625mol電子C．裝置Ⅱ中的操作是電解，則陽(yáng)極反應(yīng)式為Ge3＋－e－=Ge4＋D．裝置Ⅲ中反應(yīng)的氧化劑是O2【解析】選B。裝置Ⅰ中反應(yīng)為Ge4＋氧化NO，生成Ge3＋和NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))、H＋，離子方程式為2NO＋4Ge4＋＋3H2O=4Ge3＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋6H＋，在裝置Ⅱ中進(jìn)行電解，在陽(yáng)極將Ge3＋氧化為Ge4＋循環(huán)利用，再向含有NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))、H＋的溶液中通入氨氣和氧氣，氧氣氧化NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))生成NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。A.根據(jù)分析可知，裝置Ⅰ中反應(yīng)的離子方程式為2NO＋4Ge4＋＋3H2O=4Ge3＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋6H＋，故A正確；B.裝置Ⅰ中若有5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO參與反應(yīng)，即n(NO)＝eq\f(5.6L,22.4L·mol－1)＝0.25mol，則轉(zhuǎn)移電子為0.25mol×eq\f(4,2)＝0.5mol，故B錯(cuò)誤；C.裝置Ⅱ中的操作是電解，則陽(yáng)極反應(yīng)式為Ge3＋－e－=Ge4＋，故C正確；D.裝置Ⅲ中反應(yīng)的氧化劑是O2，還原劑是NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))，故D正確。【加固訓(xùn)練】(2022·淮安模擬)根據(jù)文獻(xiàn)記載，如圖屬于新型催化氮?dú)夤痰獧C(jī)理，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．加壓有利于該反應(yīng)提高產(chǎn)率B．Ti3＋L3是反應(yīng)催化劑C．使用催化劑提高固氮速率的原因是降低了該反應(yīng)的焓變D．整個(gè)催化過(guò)程中存在N—Ti鍵的斷裂和生成【解析】選C。A.依據(jù)催化固氮反應(yīng)機(jī)理可知，氮?dú)夤潭ǖ目偡磻?yīng)化學(xué)方程式為3H2＋N22NH3，該反應(yīng)為氣體計(jì)量數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于該反應(yīng)提高產(chǎn)率，故A正確；B.由Ti3＋L3表面催化氮?dú)夤潭C(jī)理分析得到，Ti3＋L3質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都沒(méi)有改變，為反應(yīng)催化劑，故B正確；C.催化劑提高固氮速率的原因是降低了該反應(yīng)的活化能，但是不能改變?cè)摲磻?yīng)的焓變，故C錯(cuò)誤；D.分析圖示變化得到，整個(gè)催化過(guò)程中，存在N—Ti鍵的斷裂和生成，故D正確。能力點(diǎn)二：氮的氧化物與水、氧氣的反應(yīng)反應(yīng)原理3NO2＋H2O=2HNO3＋NO①2NO＋O2=2NO2②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3④1．(2022·惠州模擬)常溫常壓下，a、b、c、d四支相同的試管中，分別裝入等體積的兩種氣體，a試管內(nèi)是NO2與O2，b試管內(nèi)為Cl2和SO2，c試管內(nèi)為NO與O2，d試管內(nèi)是NH3與N2，將四支試管同時(shí)倒立于水中，最終各試管中水面上升高度順序應(yīng)為()A．b＞c＞a＞d B．b＞a＞c＞dC．d＞b＞a＞c D．b＞d＞b＞a【解析】選A。首先寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式，根據(jù)方程式計(jì)算，剩余氣體越少，試管中水面上升的高度越大。設(shè)試管的體積為VL。a.等體積的NO2與O2，發(fā)生4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，最后剩余O2，體積為(0.5V－eq\f(1,4)×0.5V)＝eq\f(3,8)V；b.等體積的Cl2和SO2，發(fā)生Cl2＋SO2＋2H2O=2HCl＋H2SO4，氣體完全反應(yīng)，沒(méi)有氣體剩余；c.等體積的NO與O2，發(fā)生4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，最后剩余O2，體積為(0.5V－0.5V×eq\f(3,4))＝eq\f(1,8)V；d.等體積的NH3與N2，氨氣極易溶于水，氮?dú)獠蝗苡谒?，剩余氣體為氮?dú)猓w積為0.5V，剩余氣體越少，試管中水面上升的高度越大，最終各試管中水面上升高度順序應(yīng)為b＞c＞a＞d。2．(2022·梅州模擬)如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí)，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過(guò)多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，原來(lái)試管中盛裝的不可能是()A.可能是N2與NO2的混合氣體B．可能是O2與NO2的混合氣體C．可能是NO與NO2的混合氣體D．可能是NO2一種氣體【解析】選A。試管中盛裝的是紅棕色氣體，一定含有NO2，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，試管內(nèi)完全被水充滿，則一定不含N2，混合氣體可能發(fā)生以下反應(yīng)：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，氣體恰好發(fā)生反應(yīng)時(shí)，試管內(nèi)完全被水充滿。A.N2不溶于水，在溶液中不與氧氣反應(yīng)，試管不可能完全被水充滿，故A錯(cuò)誤；B.如是O2與NO2的混合氣體，能發(fā)生：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，氣體恰好發(fā)生反應(yīng)時(shí)，試管內(nèi)完全被水充滿，故B正確；C.如是NO與NO2的混合氣體，通入氧氣，可能發(fā)生：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，氣體恰好發(fā)生反應(yīng)時(shí)，試管內(nèi)完全被水充滿，故C正確；D.如全部是NO2一種氣體，通入氧氣，能發(fā)生4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，氣體恰好發(fā)生反應(yīng)時(shí)，試管內(nèi)完全被水充滿，故D正確。3．(2022·東莞模擬)為了避免NO、NO2、N2O4對(duì)大氣的污染，常采用NaOH溶液進(jìn)行吸收處理(反應(yīng)方程式：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O)?，F(xiàn)有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4組成的混合氣體恰好被VLNaOH溶液吸收(無(wú)氣體剩余)，則此NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為()A．eq\f(a＋b＋c,V)mol·L－1B．eq\f(2a＋b＋c,V)mol·L－1C．eq\f(a＋b＋2c,V)mol·L－1D．eq\f(b＋2c,V)mol·L－1【解析】選C。為了避免NO、NO2、N2O4對(duì)大氣的污染，常采用NaOH溶液進(jìn)行吸收處理，根據(jù)反應(yīng)方程式2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，最終變?yōu)镹aNO3、NaNO2，amolNO、bmolNO2、cmolN2O4組成的混合氣體恰好被VLNaOH溶液吸收(無(wú)氣體剩余)，再根據(jù)元素守恒得到NaOH物質(zhì)的量為(a＋b＋2c)mol，因此NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為c＝eq\f(n,V（aq）)＝eq\f(（a＋b＋2c）mol,VL)＝eq\f(a＋b＋2c,V)mol·L－1，故C符合題意?？键c(diǎn)二：硝酸(基礎(chǔ)性考點(diǎn))(一)從氧化還原反應(yīng)層面理解硝酸的性質(zhì)1．硝酸的物理性質(zhì)色→無(wú)色；態(tài)→易揮發(fā)的液體；味→刺激性氣味。2．硝酸的化學(xué)性質(zhì)(1)不穩(wěn)定性：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。補(bǔ)短板①市售濃硝酸呈黃色的原因是硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。②濃硝酸保存在棕色試劑瓶中，置于冷暗處，不能用橡膠塞。(2)強(qiáng)氧化性：不論濃、稀硝酸都有強(qiáng)氧化性，而且濃度越大氧化性越強(qiáng)。①與金屬反應(yīng)時(shí)→不產(chǎn)生H2。a．常溫下，濃硝酸→Fe、Al鈍化；b．濃硝酸與銅反應(yīng)的離子方程式：Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。c．稀硝酸與銅反應(yīng)的離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O②與非金屬反應(yīng)。如濃硝酸與C反應(yīng)的化學(xué)方程式：C＋4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。③與還原性物質(zhì)反應(yīng)。硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI等還原性物質(zhì)。深思考(1)Fe2＋與NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))能否在溶液中共存？在酸性條件下，F(xiàn)e2＋與NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))能否在溶液中共存？為什么？提示：能不能。Fe2＋與NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))能在溶液中共存，但在酸性條件下，F(xiàn)e2＋與NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))不能在溶液中共存，因?yàn)?Fe2＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(2)NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))在酸性條件下，能否與I－、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、S2－等還原性較強(qiáng)的離子大量共存。提示：不能。NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))在酸性條件下，能氧化I－、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、S2－等離子。(二)從含氮物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化層面理解硝酸工業(yè)制法1．工業(yè)制備原理2．寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式為反應(yīng)②：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O反應(yīng)④：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO【辨易錯(cuò)】(1)將稀硝酸加入過(guò)量鐵粉中，充分反應(yīng)后滴加KSCN溶液，有氣體生成，溶液呈紅色，證明稀硝酸將Fe氧化為Fe3＋。(×)提示：稀硝酸與過(guò)量的Fe反應(yīng)，則生成硝酸亞鐵和NO氣體、水，無(wú)鐵離子生成，所以加入KSCN溶液后，不變紅色，現(xiàn)象錯(cuò)誤。(2)能使甲基橙變黃的溶液中，Na＋、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、Cl－、Fe2＋能共存。(×)提示：能使甲基橙變黃的溶液中，可能是酸性，也可能是堿性，F(xiàn)e2＋和NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))在酸性條件下不能共存，F(xiàn)e2＋在堿性條件下也不能存在。(3)稀硝酸可除去試管內(nèi)壁的銀鏡。(√)提示：Ag可溶于稀HNO3，可用稀HNO3除去試管內(nèi)壁的銀鏡。(三)硝酸參與的氧化還原反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究1．硝酸的反應(yīng)特征2．硝酸與還原性化合物的反應(yīng)低價(jià)態(tài)的金屬氧化物、低價(jià)態(tài)的金屬氫氧化物均能被HNO3氧化，如3FeO＋10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O3Fe(OH)2＋10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O3．硝酸與金屬反應(yīng)的規(guī)律還原產(chǎn)物一般為HNO3(濃)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸還原產(chǎn)物也可能為N2O、N2或NH4NO3。能力點(diǎn)一：硝酸的性質(zhì)1．(2022·廣州模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示實(shí)驗(yàn)，探究Fe與稀硝酸、稀硫酸的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)①、③中產(chǎn)生的氣體在試管口處變?yōu)榧t棕色。下列說(shuō)法正確的是()A.②中大量存在的離子有Fe2＋、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、H＋B．①、③產(chǎn)生氣體的組成可能不同C．③溶液中一定既含有Fe2＋，又含有Fe3＋D．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：稀硫酸的氧化性大于稀硝酸【解析】選B。A.酸性條件下NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))具有強(qiáng)氧化性，F(xiàn)e2＋具有還原性，酸性條件下Fe2＋、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe3＋、NO而不能大量共存，故A錯(cuò)誤；B.稀硝酸和Fe反應(yīng)生成NO，稀硫酸和Fe反應(yīng)生成H2，①中只有Fe和稀硝酸反應(yīng)生成NO，③中加入稀硫酸相當(dāng)于含有稀硝酸，F(xiàn)e反應(yīng)生成NO，也有稀硫酸，F(xiàn)e和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，所以①、③產(chǎn)生氣體的組成可能不同，故B正確；C.③中加入稀硫酸后相當(dāng)于溶液中含有稀硝酸，能氧化②中剩余的Fe，當(dāng)Fe過(guò)量時(shí)，溶液中一定不含有Fe3＋，故C錯(cuò)誤；D.③中加入稀硫酸后相當(dāng)于溶液中含有稀硝酸，稀硝酸氧化Fe生成NO，硝酸具有強(qiáng)氧化性、稀硫酸具有弱氧化性，故D錯(cuò)誤。2．(2022·合肥模擬)下列反應(yīng)中硝酸既表現(xiàn)出酸性又表現(xiàn)出氧化性的是()A．使石蕊溶液變紅B．與銅反應(yīng)放出NO氣體，生成Cu(NO3)2C．與Na2CO3反應(yīng)放出CO2氣體，生成NaNO3D．與C單質(zhì)混合共熱時(shí)生成CO2和NO2【解析】選B。依據(jù)硝酸在反應(yīng)中化合價(jià)變化解答，反應(yīng)中硝酸既表現(xiàn)出氧化性又表現(xiàn)出酸性則氮元素化合價(jià)部分降低、部分生成鹽，據(jù)此分析解答。A.使石蕊溶液變紅只表現(xiàn)硝酸酸性，故A不選；B.與銅反應(yīng)放出NO氣體，生成Cu(NO3)2，氮元素化合價(jià)部分降低、部分生成鹽，所以硝酸既表現(xiàn)出氧化性又表現(xiàn)出酸性，故B選；C.與Na2CO3反應(yīng)放出CO2氣體，生成NaNO3為復(fù)分解反應(yīng)，不表現(xiàn)硝酸的氧化性，故C不選；D.與C單質(zhì)混合共熱時(shí)生成CO2和NO2，氮元素化合價(jià)全部降低，硝酸只表現(xiàn)氧化性，故D不選。【加固訓(xùn)練】(2022·青島模擬)木炭與濃HNO3共熱，產(chǎn)生的氣體X等分為①和②兩份，將兩份氣體分別按圖實(shí)驗(yàn)：則澄清石灰水的變化可能是()A．①不變渾濁，②變?yōu)槿榘咨珳啙酈．①、②都不變渾濁C．①變?yōu)槿榘咨珳啙?，②不變渾濁D．①、②均變?yōu)槿榘咨珳啙帷窘馕觥窟xC。木炭和濃硝酸共熱生成CO2、NO2和H2O，CO2能使澄清石灰水變渾濁，NO2和H2O的反應(yīng)方程式為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，生成的硝酸能溶解碳酸鈣，實(shí)驗(yàn)①中水和二氧化氮反應(yīng)生成硝酸，然后CO2通入澄清石灰水后，與澄清石灰水反應(yīng)生成難溶性的碳酸鈣而導(dǎo)致變成乳白色渾濁；實(shí)驗(yàn)②中二氧化氮和水生成的硝酸阻止CO2和Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，所以②不變渾濁。3．某化學(xué)興趣小組進(jìn)行了有關(guān)Cu、硝酸、硫酸化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.①中溶液呈藍(lán)色，試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生，稀硝酸被還原為NO2B．③中反應(yīng)的離子方程式為3Cu＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋8H＋=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2OC．③中滴加稀硫酸，銅片繼續(xù)溶解，說(shuō)明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的強(qiáng)D．由上述實(shí)驗(yàn)可知，Cu在常溫下既可與稀硝酸反應(yīng)，又可與稀硫酸反應(yīng)【解析】選B。A.Cu與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)，8HNO3(稀)＋3Cu=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，NO遇空氣中的O2生成NO2，試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤；B.③中溶液含有NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，滴加稀硫酸后，Cu、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、H＋繼續(xù)與銅反應(yīng)生成NO，3Cu＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋8H＋=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故B正確；C.③中銅片繼續(xù)溶解，是因?yàn)橄×蛩崽峁〩＋，與NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))形成硝酸體系，HNO3繼續(xù)與Cu反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D.Cu是不活潑金屬，在常溫下可與稀硝酸反應(yīng)，但不能與稀硫酸反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。能力點(diǎn)二：金屬與硝酸的有關(guān)計(jì)算1．硝酸與金屬反應(yīng)的思維模板2．硝酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算技巧(1)原子守恒法HNO3與金屬反應(yīng)時(shí)，一部分HNO3起酸的作用，以NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量。(2)得失電子守恒法HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量。(3)電荷守恒法HNO3過(guò)量時(shí)反應(yīng)后溶液中(不考慮OH－)則有：c(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金屬離子)。【典例】將11.2g的eq\a\vs4\al(Mg、Cu混合物完全溶解于足量的硝)eq\a\vs4\al(酸)①中，收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體X(假定產(chǎn)生的氣體全部逸出)。再eq\a\vs4\al(向所得溶液中加入足量的NaOH溶液)②，產(chǎn)生21.4g沉淀。根據(jù)題意推斷eq\a\vs4\al(氣體X)③的成分可能是()A．0.3molNO2和0.3molNOB．0.2molNO2和0.1molN2O4C．0.6molNOD．0.1molNO、0.2molNO2和0.05molN2O4[解題思維]解答本題的思維流程如下：提取信息①M(fèi)g、Cu混合物完全溶解于足量的硝酸；②向所得溶液中加入足量的NaOH溶液；③氣體X信息轉(zhuǎn)化①M(fèi)g、Cu混合物與硝酸反應(yīng)，Mg、Cu失去電子生成Mg2＋、Cu2＋，氮元素得電子；②向所得溶液中加入足量NaOH溶液生成Mg(OH)2、Cu(OH)2沉淀③氣體X可以根據(jù)電子得失和電荷守恒分析：Mg、CuMg2＋、Cu2＋Mg(OH)2、Cu(OH)2→硝酸中的N原子得n(e－)＝Mg、Cu失n(e－)＝Mg2＋、Cu2＋結(jié)合n(OH－)聯(lián)想質(zhì)疑若將生成的氣體和足量的O2同時(shí)通入水中，最終產(chǎn)生的氣體全部被水吸收，如何計(jì)算通入O2的物質(zhì)的量是多少？寫(xiě)出對(duì)應(yīng)關(guān)系式。提示：根據(jù)電子得失守恒得，O2得電子的物質(zhì)的量＝生成氣體失去電子的物質(zhì)的量＝Mg、Cu混合物失電子的物質(zhì)的量＝沉淀中OH－的物質(zhì)的量?！窘馕觥窟xD。向Mg、Cu混合物與足量的硝酸反應(yīng)所得溶液中加入足量的NaOH溶液，產(chǎn)生21.4g沉淀為氫氧化鎂、氫氧化銅，所以沉淀中m(OH－)為21.4g－11.2g＝10.2g，物質(zhì)的量為eq\f(10.2g,17g·mol－1)＝0.6mol，根據(jù)電荷守恒可知，11.2g的Mg、Cu提供的電子為0.6mol。生成0.3molNO2和0.3molNO，N元素獲得電子為0.3mol×(5－4)＋0.3mol×(5－2)＝1.2mol，得失電子不相等，A錯(cuò)誤；生成0.2molNO2和0.1molN2O4，N元素獲得電子為0.2mol×(5－4)＋0.1mol×2×(5－4)＝0.4mol，得失電子不相等，B錯(cuò)誤；生成0.6molNO，N元素獲得電子為0.6mol×(5－2)＝1.8mol，C錯(cuò)誤；生成0.1molNO、0.2molNO2和0.05molN2O4，N元素獲得電子為0.1mol×(5－2)＋0.2mol×(5－4)＋0.05mol×2×(5－4)＝0.6mol，得失電子相等，D正確?！驹蚍治觥だ碚摻忉尅繉⑹⒂秀~片的試管中，加入稀硝酸，完全反應(yīng)后，銅有剩余，若此時(shí)再向試管中加入稀硫酸，有什么現(xiàn)象？_____________________________________。為什么？______________________________。提示：銅片慢慢溶解，銅片表面有氣泡。常溫下，Cu與稀硝酸反應(yīng)后生成硝酸銅，加入稀硫酸，補(bǔ)充了H＋，則又發(fā)生3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。請(qǐng)總結(jié)求解金屬與稀硫酸和稀硝酸的混合溶液反應(yīng)時(shí)的思維過(guò)程。提示：金屬與稀硫酸和稀硝酸的混合溶液反應(yīng)時(shí)，由于硝酸鹽中的NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))在H2SO4存在的條件下繼續(xù)與金屬反應(yīng)，先判斷NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、H＋誰(shuí)過(guò)量，然后根據(jù)離子方程式進(jìn)行計(jì)算，且溶液中要符合電荷守恒。·命題角度一：硝酸與金屬或低價(jià)態(tài)的金屬化合物反應(yīng)1．(2022·長(zhǎng)沙模擬)向25mL12.0mol·L－1濃硝酸中加入足量的銅，充分反應(yīng)后共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LNO和NO2的混合氣體(不考慮NO2與N2O4的相互轉(zhuǎn)化)，則參加反應(yīng)的銅的質(zhì)量為()A．3.2gB．6.4gC．12.8gD．19.2g【解析】選B。25mL12.0mol·L－1濃硝酸中含0.3molHNO3，硝酸反應(yīng)后生成硝酸銅和氮的氧化物，標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LNO和NO2是0.1mol，根據(jù)氮元素守恒，生成的硝酸銅中含氮0.3mol－0.1mol＝0.2mol，所以硝酸銅的物質(zhì)的量為0.1mol，參加反應(yīng)的銅為0.1mol，即6.4g。2．取一定質(zhì)量含Cu、Cu2O、CuO的固體混合物，將其分成兩等份并進(jìn)行下列轉(zhuǎn)化：則轉(zhuǎn)化過(guò)程中所加稀HNO3的物質(zhì)的量濃度為()A．4.4mol·L－1B．3.6mol·L－1C．4.0mol·L－1D．3.2mol·L－1【解析】選D。設(shè)其中一份中n(Cu)＝x，n(Cu2O)＝y(tǒng)，n(CuO)＝z，依據(jù)得失電子守恒和氧元素守恒，有：①2x＋2y＝(4.48L÷22.4L·mol－1)×3②y＋z＝6.4g÷16g·mol－1即x＋2y＋z＝0.7mol，即反應(yīng)后生成的硝酸銅的物質(zhì)的量為0.7mol，則500mL稀硝酸中，n(HNO3)＝0.7mol×2＋0.2mol＝1.6mol，故有c(HNO3)＝1.6mol÷0.5L＝3.2mol·L－1?！っ}角度二：金屬與混酸(硝酸、硫酸)的反應(yīng)3．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解9.6gCu。向另一份中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量增加的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析或結(jié)果錯(cuò)誤的是()A.原混合酸中NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的物質(zhì)的量為0.1molB．OA段產(chǎn)生的是NO，AB段的反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，BC段產(chǎn)生的是氫氣C．第二份溶液中的最終溶質(zhì)為FeSO4D．稀H2SO4濃度為2.5mol·L－1【解析】選A。鐵粉既能與硝酸反應(yīng)也能與硫酸反應(yīng)，消耗9.6g銅，即n(Cu)＝0.15mol，根據(jù)得失電子守恒可得0.15×2＝n被還原(HNO3)×3，n被還原(HNO3)＝0.1mol，生成硝酸銅，還有顯酸性的HNO3，則原混合酸中NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的物質(zhì)的量大于0.1mol，A錯(cuò)誤。從題干圖看出OA段產(chǎn)生的是NO，AB段的反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，BC段產(chǎn)生的是氫氣，反應(yīng)為Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，可知NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))反應(yīng)完了，第二份溶液中OA段發(fā)生反應(yīng)為Fe＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸全部反應(yīng)，所以n(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))＝n(Fe)＝eq\f(5.6g,56g·mol－1)＝0.1mol，溶液中最終溶質(zhì)為FeSO4，此時(shí)反應(yīng)的鐵的質(zhì)量是14g，即0.25mol，故原混合酸中H2SO4濃度為eq\f(0.25mol,0.1L)＝2.5mol·L－1，原混合酸中NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))物質(zhì)的量為0.2mol。【加固訓(xùn)練】如圖所示，向一定量的鐵粉中加入一定體積12mol·L－1的硝酸并加熱，待反應(yīng)結(jié)束時(shí)，下列微粒在體系中一定大量存在的是()①NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))②Fe3＋③H＋④NO⑤NO2A．①B．①⑤C．②④⑤D．①②③⑤【解析】選B。Fe與濃HNO3反應(yīng)，開(kāi)始時(shí)生成的還原產(chǎn)物是NO2，當(dāng)鐵少量時(shí)，還原產(chǎn)物只有NO2；當(dāng)HNO3過(guò)量時(shí)，氧化產(chǎn)物是Fe3＋；當(dāng)鐵過(guò)量時(shí)生成Fe2＋。因產(chǎn)物中有硝酸鹽，故溶液中一定還有NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，答案為B。考點(diǎn)三：氨氣銨鹽(應(yīng)用性考點(diǎn))(一)從微觀層面理解氨氣的性質(zhì)1．氨的分子結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)：(1)分子結(jié)構(gòu)：電子式→Heq\o\al(\s\up1(·),\s\do1(·))eq\o(N,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(\s\up1(·),\s\do1(·))HH；空間構(gòu)型→三角錐形→極性(填“極性”或“非極性”)分子；中心原子→sp3雜化；(2)物理性質(zhì)：色→無(wú)色；態(tài)、味→有刺激性氣味的氣體；溶解性→極易溶于水。2．氨的化學(xué)性質(zhì)：(1)還原性：NH3中的N元素為－3價(jià)，具有還原性。性質(zhì)方程式催化氧化4NH3＋5O24NO＋6H2O被CuO氧化2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O被Cl2氧化2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl被氮氧化物氧化6NO＋4NH3=5N2＋6H2O6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O深思考將紅熱的鉑絲伸入盛濃氨水的錐形瓶中，瓶口出現(xiàn)少量紅棕色氣體，能否說(shuō)明氨氣的氧化產(chǎn)物為NO2?提示：不能。氨氣催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮與空氣中的氧氣反應(yīng)生成二氧化氮。(2)與酸反應(yīng)與鹽酸反應(yīng)方程式→NH3＋HCl=NH4Cl，現(xiàn)象→產(chǎn)生白煙。應(yīng)用：用于NH3與揮發(fā)性酸的互相檢驗(yàn)。(3)與水反應(yīng)：NH3＋H2O?NH3·H2O?NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－。氨水中含有的微?！鶱H3·H2O、NH3、H2O、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、OH－、H＋。NH3·H2O為可溶性一元弱堿，不穩(wěn)定，易分解，化學(xué)方程式為NH3·H2ONH3↑＋H2O助理解①一水合氨是一元弱堿，氨水中含氮原子最多的微粒是NH3。②氨水與鹽溶液的反應(yīng)。如過(guò)量氨水與AlCl3反應(yīng)的離子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))(二)從物質(zhì)轉(zhuǎn)化的層面理解氨氣制法1．氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法①固＋固N(yùn)H3(如裝置①)微點(diǎn)撥干燥氨氣不能用氯化鈣，因?yàn)槁然}和氨氣發(fā)生反應(yīng)：CaCl2＋8NH3=CaCl2·8NH3(固體)相當(dāng)于氨氣被吸收了，故不能用氯化鈣干燥氨氣。②液體NH3(如圖裝置②)加熱濃氨水：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O③固＋液→NH3(如圖裝置③)原理：濃氨水與氧化鈣固體(或NaOH固體)CaO＋NH3·H2O=Ca(OH)2＋NH3↑CaO溶于水放熱，促使氨水分解，且c(OH－)增大，有利于NH3逸出。深思考(1)實(shí)驗(yàn)室能不能用直接加熱氯化銨的方法制取氨氣？提示：不能。因?yàn)槁然@受熱分解生成的氨氣和氯化氫遇冷會(huì)重新結(jié)合生成氯化銨。(2)實(shí)驗(yàn)室制取氨氣時(shí)，NH4Cl可用(NH4)2SO4等代替，能否用NH4HCO3代替？提示：不能。因?yàn)镹H4HCO3受熱分解產(chǎn)生雜質(zhì)氣體。(3)消石灰能否用KOH或NaOH代替？提示：不能。因?yàn)镵OH和NaOH易吸水，易結(jié)塊，不利于產(chǎn)生NH3，且高溫下腐蝕試管。2．氨氣的工業(yè)制法：(1)原料氣的制取。①N2→將空氣液化、蒸發(fā)分離出N2或者將空氣中的O2與碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。②H2→用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然氣等)在高溫下制取。用煤和水制H2的主要反應(yīng)為C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。(2)原料氣的凈化。制得的N2、H2需凈化、除雜質(zhì)，再用壓縮機(jī)壓縮至高壓。(3)氨的合成→適宜的條件下→在合成塔中進(jìn)行。(4)氨的分離→經(jīng)冷凝使氨液化→將氨分離出來(lái)，為提高原料的利用率，將沒(méi)有完全反應(yīng)的N2和H2循環(huán)送入合成塔，使其被充分利用。(5)用途→制硝酸、銨鹽、純堿、尿素、制冷劑等。辨易錯(cuò)(1)NH4Cl溶液與Ca(OH)2溶液混合的離子方程式為NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－=NH3↑＋H2O。(×)提示：NH4Cl溶液與Ca(OH)2溶液混合產(chǎn)生NH3·H2O。(2)氨氣可以用P2O5干燥也可用堿石灰干燥。(×)提示：氨氣與P2O5反應(yīng)，所以不能用P2O5干燥氨氣。(3)將蘸有濃氨水和濃硫酸的玻璃棒靠近，觀察到白煙。(×)提示：濃氨水具有揮發(fā)性，但濃硫酸難揮發(fā)，故不會(huì)觀察到白煙。(三)從宏觀層面理解銨鹽的性質(zhì)1．物理性質(zhì)：無(wú)色或白色晶體，易溶于水。2．化學(xué)性質(zhì)：“三解”(1)不穩(wěn)定性(熱解)①NH4Cl受熱分解：NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑。②NH4HCO3受熱分解：NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O。(2)與堿反應(yīng)(堿解)銨鹽與堿溶液反應(yīng)的離子方程式①在稀溶液中不加熱：NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－=NH3·H2O。②加熱時(shí)或濃溶液：NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。(3)水解反應(yīng)(水解)銨鹽溶于水易水解：NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O?NH3·H2O＋H＋。3．NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的檢驗(yàn)：補(bǔ)短板向某鹽中加入強(qiáng)堿溶液，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙進(jìn)行檢驗(yàn)，若試紙沒(méi)有變藍(lán)，則不能說(shuō)明鹽中不含有NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，因?yàn)辂}中含有NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，加入強(qiáng)堿溶液后，需要加熱才能產(chǎn)生NH3。能力點(diǎn)：氨氣、銨鹽的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)1．氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)原理以圓底燒瓶、燒杯、膠頭滴管組成的噴泉實(shí)驗(yàn)裝置為例：使燒瓶?jī)?nèi)外在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)差→利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶?jī)?nèi)，在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉。2．常見(jiàn)的噴泉實(shí)驗(yàn)裝置及引發(fā)方法裝置Ⅰ：打開(kāi)止水夾→擠壓膠頭滴管的膠頭→使少量水進(jìn)入燒瓶→燒瓶?jī)?nèi)形成負(fù)壓而產(chǎn)生噴泉。裝置Ⅱ：擠壓氣球→可使少量的溶液沿導(dǎo)管進(jìn)入燒瓶→燒瓶?jī)?nèi)形成負(fù)壓而產(chǎn)生噴泉。裝置Ⅲ：打開(kāi)止水夾→用手(或熱毛巾等)捂熱燒瓶→氨氣受熱膨脹→氨氣通過(guò)導(dǎo)管與水接觸→產(chǎn)生噴泉。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”燒瓶，使水進(jìn)入燒瓶，燒瓶?jī)?nèi)氨氣溶于水)【典例】(2022·茂名模擬)某化學(xué)興趣小組利用圖1裝置制取氨氣并探究氨氣的有關(guān)性質(zhì)。(1)eq\a\vs4\al(裝置A中燒瓶?jī)?nèi)試劑)①可選用________(填字母代號(hào))。a．堿石灰b．濃硫酸c．生石灰d．五氧化二磷 e．燒堿(2)若探究eq\a\vs4\al(氨氣的溶解性)②，需在K2的導(dǎo)管末端連接圖2裝置中的__________裝置(填序號(hào))，當(dāng)裝置D中集滿氨氣后，關(guān)閉K1、K2，打開(kāi)K3，引發(fā)噴泉的實(shí)驗(yàn)操作是_______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若探究氨氣的還原性，需打開(kāi)K1、K3，K2處導(dǎo)管連接制取純凈、干燥氯氣的裝置。D中eq\a\vs4\al(氨氣與氯氣反應(yīng)產(chǎn)生白煙)③，同時(shí)生成一種無(wú)色無(wú)味的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________________________________________________________________________________________________；[解題思維]解答本題的思維流程如下：提取信息①裝置A中燒瓶?jī)?nèi)試劑；②氨氣的溶解性；③氨氣與氯氣反應(yīng)產(chǎn)生白煙信息轉(zhuǎn)化①裝置A中燒瓶?jī)?nèi)試劑制取氨氣；②氨氣極易溶于水，不溶于CCl4；③氨氣與氯氣反應(yīng)產(chǎn)生白煙是NH4Cl聯(lián)想質(zhì)疑如何用二氧化錳與濃鹽酸制取干燥純凈的氯氣？提示：要得到純凈、干燥的氯氣需通過(guò)飽和食鹽水除去氯化氫，通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣?！窘馕觥?1)在濃氨水中存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－，向其中加入生石灰[發(fā)生反應(yīng)生成Ca(OH)2]或燒堿，都會(huì)使平衡左移，同時(shí)放出大量的熱促進(jìn)氨水的揮發(fā)。堿石灰的成分是燒堿和生石灰，原理同上述，都可快速制備氨氣。(2)氨氣極易溶于水，不溶于CCl4，需選擇防倒吸裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，因此需選擇圖2中的Ⅱ或Ⅲ。根據(jù)噴泉實(shí)驗(yàn)的原理，要使裝置D發(fā)生噴泉現(xiàn)象。用熱毛巾將燒瓶捂熱，可使D中氨氣受熱膨脹通過(guò)導(dǎo)管與水接觸，即產(chǎn)生“噴泉”。(3)探究氨氣具有還原性，氯氣與氨氣反應(yīng)產(chǎn)生“白煙”的成分為氯化銨，氯元素化合價(jià)降低，則生成的“無(wú)色無(wú)味的氣體”必為氨氣的氧化產(chǎn)物，可推知為氮?dú)狻４鸢福?1)ace(2)Ⅱ或Ⅲ用熱毛巾將燒瓶捂熱(其他合理答案均可)(3)3Cl2＋8NH3=6NH4Cl＋N2【思維拓展·延伸設(shè)問(wèn)】(1)題中U形干燥管中盛放的藥品是__________，作用為_(kāi)_________________。提示：堿石灰吸收NH3中的水蒸氣。(2)若用圖2中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ裝置吸收尾氣，分別有什么現(xiàn)象？________________。提示：三個(gè)裝置中的水層都變紅，其中Ⅰ裝置會(huì)倒吸?！炯挤ǚe累】請(qǐng)總結(jié)歸納能形成噴泉的類型。提示：氣體HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2NO2、O2吸收劑水、NaOH溶液水NaOH溶液水水水1．如圖所示為“雙色雙噴泉”實(shí)驗(yàn)裝置，圖中燒瓶?jī)?nèi)分別充滿氨氣和氯化氫，燒杯內(nèi)盛裝滴有石蕊試液的蒸餾水。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.在實(shí)驗(yàn)室中，可用濃氨水和生石灰制備氨氣，用濃鹽酸和濃硫酸制備氯化氫B．如果關(guān)閉c、d，打開(kāi)a、b，可能會(huì)有白煙產(chǎn)生C．實(shí)驗(yàn)中同時(shí)打開(kāi)止水夾a、c、d，即可分別形成藍(lán)色和紅色噴泉D．噴泉結(jié)束后，將燒瓶?jī)?nèi)溶液混合后呈紫色，蒸干可得氯化銨固體【解析】選D。濃氨水中加入生石灰，生石灰與水反應(yīng)并放出大量的熱，促進(jìn)氨氣的揮發(fā)，濃鹽酸中加入濃硫酸，濃硫酸吸收水，且放出大量的熱，可促進(jìn)氯化氫揮發(fā)，A正確；打開(kāi)a、b，NH3與HCl相遇產(chǎn)生NH4Cl，出現(xiàn)白煙，B正確；打開(kāi)止水夾a、c、d，氨氣和氯化氫反應(yīng)導(dǎo)致壓強(qiáng)減小，從而形成藍(lán)色和紅色噴泉，C正確；蒸干時(shí)氯化銨會(huì)分解，得不到氯化銨固體，故D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】氨是一種重要的化工原料，主要用于化肥工業(yè)，也廣泛用于硝酸、純堿、制藥等工業(yè)；合成氨反應(yīng)為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。實(shí)驗(yàn)室用加熱NH4Cl和Ca(OH)2固體混合物的方法制取少量氨氣。下列有關(guān)氨的說(shuō)法正確的是()A．NH3的空間構(gòu)型為平面三角形B．NH3與H2O能形成分子間氫鍵C．NH3的水溶液不能導(dǎo)電D．氨催化氧化制硝酸是利用了NH3的氧化性【解析】選B。NH3的孤電子對(duì)數(shù)為1，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，空間構(gòu)型為三角錐形，A錯(cuò)誤；N和O的電負(fù)性比較大，半徑比較小，NH3與H2O之間存在分子間氫鍵，也存在同種分子間氫鍵，B正確；NH3溶于水得到氨水，氨水中存在自由移動(dòng)的銨根離子和氫氧根離子，即可導(dǎo)電，C錯(cuò)誤；氨催化氧化制硝酸，NH3中N元素的化合價(jià)為－3，硝酸中N元素化合價(jià)為＋5，化合價(jià)升高，作還原劑，利用的是NH3的還原性，D錯(cuò)誤。2．(2022·肇慶模擬)下列裝置用于實(shí)驗(yàn)室中制取干燥氨氣的實(shí)驗(yàn)，其中能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A．用裝置甲制備氨氣B．用裝置乙除去氨氣中的少量水C．用裝置丙收集氨氣D．用裝置丁吸收多余的氨氣【解析】選D。加熱固體，試管口應(yīng)略向下傾斜，A錯(cuò)誤；NH3是堿性氣體，不能用濃硫酸干燥，B錯(cuò)誤；用膠塞堵住燒瓶口，空氣排不出來(lái)，應(yīng)去掉膠塞，在瓶口加一團(tuán)棉花，C錯(cuò)誤；干燥管起防倒吸的作用，D正確?！炯庸逃?xùn)練】1．(2022·梅州模擬)氮化鉻具有極高的硬度和力學(xué)強(qiáng)度、優(yōu)異的抗腐蝕性能和高溫穩(wěn)定性能，因而具有廣泛應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)室用無(wú)水CrCl3和氨氣在高溫下反應(yīng)制備CrN，反應(yīng)原理為CrCl3＋NH3eq\o(=,\s\up7(高溫))CrN＋3HCl，裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.裝置①還可以用于制取O2、Cl2、CO2等氣體B．裝置②、④中分別盛裝NaOH溶液、KOH固體C．裝置③中也可盛裝維生素C，其作用是除去氧氣D．裝置⑤中產(chǎn)生的尾氣冷卻后用水吸收得到HCl溶液【解析】選D。A.裝置①常溫下用液體和固體反應(yīng)制備氣體，還可分別用過(guò)氧化氫和二氧化錳制備氧氣，用高錳酸鉀和濃鹽酸制備氯氣，也可用鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)制備二氧化碳等，A正確；B.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)分別除去空氣中的二氧化碳、氧氣，且得到干燥的氨氣，則裝置②、④中分別盛裝NaOH溶液、KOH固體，B正確；C.維生素C具有還原性，可除去具有氧化性的氧氣，C正確；D.尾氣含有氯化銨、氯化氫或氨氣，用水吸收，不一定得到鹽酸，D錯(cuò)誤。2．某小組同學(xué)欲探究NH3的催化氧化反應(yīng)，按如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持裝置已略去)。已知A、B裝置可選藥品：濃氨水、H2O2、蒸餾水、生石灰、MnO2。(1)儀器a的名稱為_(kāi)_________；儀器b的名稱為_(kāi)_________。(2)裝置A燒瓶中固體的作用為_(kāi)_____(填序號(hào))。A.催化劑B．氧化劑 C．還原劑 D．反應(yīng)物(3)儀器b中盛放的試劑可以是________(填序號(hào))。A．濃硫酸B．堿石灰 C．五氧化二磷D．硫酸銅(4)裝置E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________。(5)甲、乙兩同學(xué)分別按上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一段時(shí)間后：①甲觀察到裝置F中只有白煙生成，白煙的成分是________(寫(xiě)化學(xué)式)。②乙觀察到裝置F中有紅棕色氣體，裝置G中溶液變成藍(lán)色。用離子方程式解釋裝置G中溶液變成藍(lán)色的原因：_______________________________________。(6)為幫助甲實(shí)現(xiàn)在裝置F中也觀察到紅棕色氣體，可在原實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。你的改進(jìn)措施是_____________________________________________________________________________________________________________________【解析】(1)儀器a的名稱是分液漏斗，儀器b的名稱是球形干燥管。(2)根據(jù)題意可知裝置A的作用是制取O2，所以燒瓶中的固體是二氧化錳，是過(guò)氧化氫分解的催化劑。(3)裝置B的作用是制取氨氣，根據(jù)裝置圖和題中所提供的藥品可知是用濃氨水與生石灰制取氨氣，除去氨氣中的水蒸氣用堿石灰，所以干燥管中的固體是堿石灰。(4)在E中發(fā)生氨氣的催化氧化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH3＋5O24NO＋6H2O。(5)①白煙是固體小顆粒，是NH3和HNO3(NO、O2、H2O共同反應(yīng)生成)反應(yīng)生成的NH4NO3固體。②反應(yīng)生成的NO與O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2，Cu與稀硫酸不反應(yīng)，G中溶液變藍(lán)說(shuō)明Cu被氧化為Cu2＋，原因是通入裝置G中的NO2和H2O反應(yīng)生成HNO3和NO，HNO3與Cu反應(yīng)的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。(6)甲的實(shí)驗(yàn)中只觀察到白煙，是因?yàn)镹H3未被完全催化氧化；要保證NH3充分被氧化，則O2需過(guò)量，所以需增加O2的量或減少NH3的量；可調(diào)節(jié)K1增加裝置A中的產(chǎn)氣量或調(diào)節(jié)K2減少裝置B中的產(chǎn)氣量，使NH3充分被氧化；也可以在E、F間增加濃硫酸的洗氣裝置，吸收未反應(yīng)的氨氣。答案：(1)分液漏斗球形干燥管(2)A(3)B(4)4NH3＋5O24NO＋6H2O(5)①NH4NO3②3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(6)調(diào)節(jié)K1增加裝置A中產(chǎn)生氧氣的量或調(diào)節(jié)K2減少裝置B中產(chǎn)生氨氣的量或在E、F間增加濃硫酸的洗氣裝置考點(diǎn)四：不同價(jià)態(tài)含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化(綜合性考點(diǎn))從物質(zhì)分類的層面理解不同價(jià)態(tài)含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化1．歧化→3NO2＋H2O=2HNO3＋NO2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O2．歸中→6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up7(△))5N2＋6H2ONO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O微點(diǎn)撥含氮物質(zhì)的連續(xù)氧化NH3eq\o(→,\s\up7(O2))NOeq\o(→,\s\up7(O2))NO2eq\o(→,\s\up7(H2O))HNO3；N2eq\o(→,\s\up7(O2))NOeq\o(→,\s\up7(O2))NO2eq\o(→,\s\up7(H2O))HNO33．結(jié)合氧化還原反應(yīng)中“價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律”，認(rèn)識(shí)不同價(jià)態(tài)含氮物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系：【典例】(2019·江蘇高考)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空氣污染物，含有氮氧化物的尾氣需處理后才能排放。(1)N2O的處理。N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物，用特種催化劑能使N2O分解。eq\a\vs4\al(NH3與O2在)eq\a\vs4\al(加熱和催化劑作用下生成N2O)①的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________________________________________。(2)NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液吸收，主要反應(yīng)為NO＋NO2＋2OH－=2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋H2O2NO2＋2OH－=NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋H2O①下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的有________(填字母)。A．加快通入尾氣的速率B．采用氣、液逆流的方式吸收尾氣C．吸收尾氣過(guò)程中定期補(bǔ)加適量NaOH溶液②吸收后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過(guò)濾，得到NaNO2晶體，該晶體中的主要雜質(zhì)是________(填化學(xué)式)；吸收后排放的尾氣中含量較高的eq\a\vs4\al(氮氧化物)②是_______________________________________________________________(填化學(xué)式)。(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾氣，可提高尾氣中NO的去除率。其他條件相同，NO轉(zhuǎn)化為NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的轉(zhuǎn)化率隨NaClO溶液初始pH(用稀鹽酸調(diào)節(jié))的變化如圖所示。①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，其離子方程式為_(kāi)____________________________________________________________________。②NaClO溶液的eq\a\vs4\al(初始pH越小，NO轉(zhuǎn)化率越高)③。其原因是__________________________________________________________________________________。[解題思維]解答本題的思維流程如下：提取信息①NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O；②氮氧化物；③初始pH越小，NO轉(zhuǎn)化率越高信息轉(zhuǎn)化①NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O，根據(jù)氧化還原反應(yīng)書(shū)寫(xiě)方程式；②吸收后的尾氣中含量較多的是NO；③NaClO在酸性條件下會(huì)生成HClO聯(lián)想質(zhì)疑酸性條件下，NO能與MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))反應(yīng)生成NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))和Mn2＋，寫(xiě)出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。提示：NO和MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))的氧化還原反應(yīng)原理，由得失電子守恒和原子守恒配平反應(yīng)：5NO＋3MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋4H＋=5NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋3Mn2＋＋2H2O【解析】(1)NH3被O2氧化生成N2O，N從－3價(jià)升至＋1價(jià)，1molNH3失去4mole－，O從0價(jià)降至－2價(jià)，1molO2得到4mole－，根據(jù)N和O得失電子守恒配平反應(yīng)。(2)①A項(xiàng)，通入氣體速率過(guò)快時(shí)，氣體吸收會(huì)不充分，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，采用氣、液逆流方式吸收時(shí)，吸收會(huì)充分，正確；C項(xiàng)，補(bǔ)充NaOH溶液，c(OH－)增大，會(huì)更充分吸收氣體，正確；②NO2與NaOH反應(yīng)生成NaNO2和NaNO3，所以NaNO2晶體中會(huì)混有NaNO3雜質(zhì)。吸收后的尾氣中含量較多的是NO。(3)①HClO氧化NO生成NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，自身被還原為Cl－，根據(jù)N和Cl得失電子守恒配平反應(yīng)，用H＋平衡電荷。②氧化NO的是HClO，NaClO在酸性條件下會(huì)生成HClO，所以pH越小，NO轉(zhuǎn)化率越高。答案：(1)2NH3＋2O2N2O＋3H2O(2)①BC②NaNO3NO(3)①3HClO＋2NO＋H2O=3Cl－＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋5H＋②溶液pH越小，溶液中HClO的濃度越大，氧化NO的能力越強(qiáng)(2022·肇慶模擬)價(jià)類二維圖是學(xué)習(xí)元素化合物的工具，a～g分別表示氮元素的不同價(jià)態(tài)所對(duì)應(yīng)的物質(zhì)，其關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.a可經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化，最終制備出eB．可用濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)gC．b常溫下可轉(zhuǎn)化為c，造成空氣污染D．f屬于強(qiáng)電解質(zhì)【解析】選A。A.